引言

气候变化是指气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间(典型的为10年或更长)的气候变动。1980年代以来，越来越多的科学证据表明，人类活动已经在很大程度上影响了全球气候系统，气象要素无论在时间上、空间上的变化都很大^[1-2]。由于气候变化的影响，水资源的年际变化很大，农业干旱频繁发生，水资源供需矛盾十分突出，给国民经济的持续发展造成了严重的障碍。

从地表水、地下水的补给情况看，主要为雨洪补给，气候变化特别是降水变化对水资源的变化起着决定性的作用^[3]。因此，了解气候变化的规律及其对水资源的影响，对于合理利用及保护水资源，为国民经济的可持续发展提供水资源保障具有积极意义。

1 资料来源

本文所用资料为晋中市榆次、太谷、祁县、平遥、介休、灵石、寿阳、昔阳、和顺、左权和榆社11个县(市)气象站1956—2004年的平均气温、平均最高、最低气温、降水量、蒸发量等气候资料，晋中市水文局提供的1956—2000年潇河、乌马河、象峪河、昌源河、浊漳河、清漳河和松溪河等主要河流径流量资料以及1982—2005年平川区榆次、太谷、祁县、平遥、介休等县市的埋深(从井口到水面的深度)实验资料。根据以上资料对晋中市的气候变化特点及对水资源的影响进行了统计分析。

2 气温变化特征 2.1 平均气温的变化特征

晋中市历年平均气温为9.1℃, 其中平川区为10.4℃, 东部山区为8.1℃, 呈东低西高型，海拔高度每升高100m温度约降低0.6℃左右。年平均气温最高为10.8℃, 出现在1999年；最低为8.0℃，出现在1967年，差值为2.8℃。

从图 1可以看出，近49年来晋中市年平均气温呈峰谷波动形上升趋势, 大致可分为3个时期：第一个时期(1956—1972年)偏冷期，平均值为8.5℃，较历年平均偏低0.6℃；第二个时期(1973—1986年)波动期，平均值为9.1℃，与历年平均值持平，较偏冷期偏高0.6℃；第三个时期(1987—2004年)偏暖期，平均值为9.7℃，较历年平均偏高0.6℃，较波动期偏高0.6℃，较偏冷期偏高1.2℃。1956—2004年年平均气温变化倾向率为0.34℃/10年。

从表 1可以看出，年平均气温的年代际变化呈上升趋势，1960年代最低，1990年代最高，1970年代较1960年代偏高0.5℃，1980年代偏高0.6℃，1990年代偏高1.0℃。2000—2004年继续偏高。

从季节变化分析，气温偏高主要出现在冬季，近49年变化倾向率为0.6℃/10年。历年冬季平均气温为-4.7℃，50年代后期冬季平均气温为-5.3℃，1960年代为-5.7℃，1970年代为-5.1℃，1980年代为-4.7℃，1990年代为-3.7℃，气温明显升高，特别是近几年来，气温变暖更为突出，2001—2004年冬季平均气温高达-2.9℃，较最高的1990年代还偏高0.8℃，较最低的1960年代偏高2.8℃。夏季气温变化幅度不大，近49年增温率为0.2℃/10年。春季和秋季增温速率分别为0.4℃和0.3℃，介于冬季和夏季之间。

2.2 平均最高、最低气温的变化特征

由图 1和表 1可以看出，晋中市近49年年平均最高、最低气温与平均气温一样都呈上升趋势,其变化倾向率分别为0.33℃/10年和0.43℃/10年。平均最高气温在1950年代后期至1990年代中期，呈波动上升，距平值小于0，1990年代中期以后显著上升，距平值大于0。1990年代较历年平均值偏高0.7℃，较1960年代值偏高1.2℃。平均最低气温在1970年代中期前，为一个持续偏冷期，1970年代中期后至1980年代中期，冷暖交替，1980年代中期后至2004年为持续偏暖期，尤其是1994年以后，增暖趋势更为明显。

3 蒸发量的变化特征

晋中市历年蒸发量为1703.6mm。由于气温升高，蒸发量随之增加，近49年变化倾向率为4.7mm/10年。

4 降水量的变化特征

晋中市地处中纬度内陆黄土高原，属暖温带大陆性半干旱季风气候区，气候复杂多变，降水年际差异较大，降水量在时间上和强度上逐年变化相差悬殊，多雨年和少雨年可相差2~3倍，易形成旱涝^[4]。由于受地形和多种因素的影响，气候带的垂直分布和东西差异比较明显，降水量东部山区多，西部平川少，迎风坡大，背风坡小。降水量自东向西呈递减趋势，东部山区历年平均降水量为530.7mm，西部平川为437.3mm，东部山区较西部平川偏多93.4mm，偏多17.6%。从历年来看，全市降水量介于275.9~736.9mm之间，平均为490.6mm。最多年为1963年，平均降水量为736.9mm，最少年是1986年，平均降水量为275.9mm，差值为461.0mm。

4.1 年降水量的变化特征

由图 2可以看出：晋中市近49年降水量的变化总体上呈减少趋势，其变化大致可分为3个时段：第一时段(1956—1967年)多雨时段，该段降水量平均为559.9mm，较历年平均值偏多69.3mm，偏多12.4%。12年中只有2年低于平均值，降水为正距平。第二时段(1968—1990年)为波动时段，降水量呈峰、谷波动变化。1968—1979年降水量平均为509.6mm，较多雨时段偏少50.3mm，偏少9.0%；较历年平均偏多19.0mm，偏多3.9%；1982年—1990年降水量平均为477.5mm，较多雨时段偏少82.4mm，偏少14.7%；较历年平均偏少13.1mm，偏少2.7%。第三时段(1991—2004年)少雨时段，这一时段的降水量呈明显减少趋势，平均降水量为427.1mm，较多雨时段偏少132.8mm，偏少23.7%；较历年平均值偏少63.5mm，偏少12.9%；较第一波动时段偏少82.5mm，偏少16.2%。14年中只有3年高于平均值，降水为负距平，降水较少，气候干旱其变化倾向率为-35.9mm/10年，1990年代是降水量减少幅度最大的时期。

4.2 四季降水量分布

晋中市一年中仅夏季受到海洋性暖湿气流的影响，成为多雨季节，且雨季时间较短，大部分时间在干燥大陆性气团控制之下，不利于产生降水。季降水量分配极不均匀，季节变化非常明显。一般来说，冬季干旱少雪，夏季雨量充沛，秋雨多于春雨，年度降水主要集中在夏季。春季晋中市降水量为68.4mm，占年雨量的14.8%；夏季为285.5mm，占年雨量的59.1%；秋季116.1mm，占年雨量的23.9%；冬季降水量为11.2mm，占年雨量的2.2%。

与年降水的变化趋势相同，四季降水也都呈减少趋势，春季、夏季、秋季和冬季的降水量变化倾向率分别为-4.2mm/10年，-22.4mm/10年，-5.3mm/10年和-0.2mm/10年。

5 气候变化对水资源的影响

气候变化对水资源的影响是指由于气候因素(主要是降水和气温的变化)引起的自然状态下的水资源量和质的变化，它是通过水循环中各个环节的变化实现的，是事关人类生存与发展的大问题。

5.1 气温变化对水资源的影响

据专家分析，全球变暖会影响整个水循环过程，使蒸发加大，改变区域降水量和降水分布格局，增加降水极端异常事件的发生，导致洪涝、干旱灾害的频次和强度增加，使水资源量发生变化^[1]。一般来讲，气温对水资源的影响主要表现在高温使水体蒸发加大，近49年代来，晋中市气温随年代逐渐上升，偏暖期较偏冷期平均气温升高1.2℃，河川径流量减少了3.7×10⁸m³，减少35.9%。高温与干旱往往同时出现，高温加剧了旱情，使农田需水量增加，城市生活用水量增加，加大了城市供水的负担，高温干旱是导致水资源趋于紧张的重要因素。

5.2 降水变化对水资源的影响 5.2.1 降水变化对地表水资源的影响

自然降水是地表水资源的重要补给源，对水资源影响重大。降水变化对水资源的变化起着决定性的作用。全市水资源、地表径流量的变化与降水量的变化趋势一致。

由图 3可以看出：晋中市河流多年平均径流量为8.35×10⁸m³，其中平川区占27.5%，东山区占72.5%。径流的年内分布主要以雨洪补给为主，将图 2和图 3对比可以发现，全市的径流量年内分布与降水的变化具有明显的一致性，并且径流量随着降水量的年际变化和阶段性周期变化而变化，丰水年径流量增大，枯水年径流量减少。从潇河流域分析，在大多数年份中，降水量每减少10%，径流量约减少15.6%~27.3%。降水和径流的年内分布不均，年际变化大，夏季降水量占全年总量的59.1%，径流量占年平均流量的63%~81%。从各年代比较，河川径流量呈逐年下降趋势。1950、1960年代径流量为10.72×10⁸m³，较历年平均值偏丰28.4%；1970年代径流量为8.51×10⁸m³，偏丰2.1%；1980年代径流量为7.23×10⁸m³，偏枯13.5%；1990年代径流量为5.76×10⁸m³，偏枯31.1%，1990年代是最枯的时期，尤其是1997—2000年出现了连续4年的枯水年，平均降水量为348.0mm，河川径流量为3.83×10⁸m³。经计算降水量与河川径流量的相关系数为0.822。

5.2.2 降水变化对地下水资源的影响

由图 4可以看出：1982—2005年埋深呈明显的增大趋势，即从井口到水面的深度越来越大，说明地下水明显减少，这与降水的减少趋势密切相关。1982—1985年降水量与历年持平，地下水处于稳定状态；1986—1990年降水量较历年减少36.2mm，地下水位平均下降2.58m，1991—1995年降水量较历年减少55.0mm，地下水位平均下降3.22m，1995—2000年降水量较历年减少105.3mm，地下水位平均下降4.56m。1990年代较1980年代降水量减少了19.6%，地下水位平均下降了2.7m。

5.2.3 降水变化对水资源总量的影响

由于降水量减少，晋中市干旱少雨使本已紧缺的水资源(地表水、地下水)呈明显减少趋势。同时由于气温的逐年升高，致使蒸发量加大，加剧了水资源总量的减少。据分析，降水量每减少10%，水资源总量约减少23.8%。晋中市多年平均水资源总量为15.6×108m³，人均占有量为585m³，根据近10年资料统计，降水量较历年减少16.7%，水资源总量降到9.4×10⁸m³，较多年平均值减少39.7%，人均水资源占有量为313m³，较多年平均值减少46%，特别是平川区人均占有水资源量仅有259m³，按国际标准衡量，属极度缺水地区。

6 结论

1956—2004年晋中市气候在波动中趋于变暖和干旱。气温呈波动上升趋势，增温趋势为0.3℃/10年，气候变暖明显，但变暖主要表现在冬季，夏季变化不明显。降水量呈峰、谷波动变化，呈明显的减少趋势。平均以35.9mm/10年的幅度减少。对应于气候的变化，水资源总量、地表水径流量、地下水均呈明显减少趋势。水资源总量近10年较多年平均值减少39.7%；地表水径流量1990年代较历年平均值减少31.1%，较1960年代减少46.3%，较1970年代减少32.4%；地下水1990年代较1980年代水位平均下降2.7m。